Гидрoгeль, мaтeриaлoв, сoстoят в oснoвнoм из вoды, имeeт бoльшoй пoтeнциaл для иx примeнeния в рaзличныx oблaстяx, нaчинaя oт изгoтoвлeния укрaшeний и изготовления мягких роботов. Но практическое применение гидрогелей был ограничен их низкой прочности. Недавно группа исследователей из Университета Хоккайдо завершена разработка гидрогелевого материала, армированного тканью, сотканной из мягких волокон. И, как следствие, прочность новый материал, который в пять раз превышает прочность углеродистой стали.
Композиционных материалов, известных человеку на протяжении почти тысячелетия, поскольку принципы их изготовления достаточно проста. Пример это обычный кирпич, который не был сожжен на высокотемпературных печах, и состоял из глины, смешанной с соломой в качестве наполнителя.
Назад к гидрогелей. Эти материалы состоят из длинной цепочки гидрофильные полимерные материалы. Из-за этого Размер такой материал может содержать до 90% воды. В большинстве гидрогелей может похвастаться ни сил, ни стабильности. Однако, добавив в гидрогель мелкие стеклянные волокна преобразует гидрогель в прочный, гибкий и эластичный материал.
Дополнительную прочность армированного волокном гидрогель получают путем динамической ионной связи между молекул гидрогеля и волокон. В этом случае ученые использовали гидрогель на основе polyampholyte (polyampholyte) и стеклоткани, диаметром 10 мкм.
В результате в качестве армирующего материала была в 25 раз более прочный, чем обычное стекло волокна ткани, которые сотканы из тех же нитей. По сравнению с чисто гидрогель прочности новый материал, который был в сто раз больше, и, как уже говорилось выше, прочность композиционного гидрогеля была выше, чем прочность стали в пять раз. Представленные здесь данные не были получены путем прямого измерения силы, они основываются на измерении количества энергии, необходимой для разрушения структуры материала.
«Стеклянное волокно-усиленный гидрогель, состоящий из воды с 40%. Однако, такой материал остается полностью безвредным для окружающей среды», — говорит д-р Джан пинг-Гун (Джиан пинг-Гун), — «на счет высокой механической прочности и других свойств нового материала имеет широкий спектр применения. Он может быть использован для производства искусственных связок и сухожилий, которые из-за прочности материала, который может выдерживать интенсивную физическую активность».
